توصيفگر ها :
گندم ايمر , تحمل به خشكي , توانايي تركيب‌پذيري , تجزيه ژنتيكي , Gpc-B1 , پتانسيل اصلاحي
چكيده فارسي :
گندم ايمر (Triticum turgidum subsp. dicoccum) مي تواند به عنوان جد گندم نان و دوروم (T. turgidum subsp. durum)، منبع بالقوه‌اي براي بازگرداندن تنوع ژنتيكي در گندم‌هاي دوروم اصلاحي باشد و يكي از اميدوار كننده‌ترين منابع ژني براي بهبود تحمل به خشكي و افزايش كيفيت دانه گندم دوروم مي‌باشد. با اين وجود در تلاقي با زيرگونه دوروم، از نظر نوع اجزاي ژنتيكي، وراثت‌پذيري، آثار متقابل بين ژني و مكانيسم‌هاي حاكم بر پاسخ به تنش خشكي، كمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در اينجا اين محدوديت اطلاعاتي موجود با استفاده از سه طرح ژنتيكي دايآلل (گريفينگ و هيمن)، تجزيه ميانگين نسل‌ها و تجزيه واريانس نسل‌ها، به طور دقيق بررسي شد. براي انجام اين كار در سال زراعي 95-94 هشت رقم گندم دوروم (چهار رقم با منشأ CIMMYT و چهار رقم با منشأ ICARDA) را با چهار ژرم‌پلاسم محلي گندم ايمر در تمامي حالات ممكن تلاقي دايآلل صورت گرفت (12×12). در سال زراعي 96-95 كليه 144 ژنوتيپ حاصل (132 هيبريد به همراه 12 والدين‌شان) در يك طرح لاتيس ساده با دو تكرار بر مبناي طرح ژنتيكي دايآلل مورد ارزيابي قرار گرفتند. همچنين در اين سال علاوه بر به پيش بردن جمعيت به نسل F2، تلاقي‌هاي دايآلل دوباره بصورت كامل تكرار شد و همچنين تلاقي‌هاي برگشتي هدفمندي صورت گرفت تا بذرهاي كافي براي اجراي طرح دايآلل و تجزيه ميانگين نسل‌ها تحت دوشرايط رطوبتي فراهم شود. در سال زراعي 97-96 دو طرح تجزيه دايآلل (132 هيبريد به همراه 12 والدين‌شان) در قالب طرح لاتيس ساده با دو تكرار و طرح تجزيه ميانگين نسل‌ها (با دو خانواده به همراه شش نسل P1، P2، F1، F2، BCP1 و BC1P2) در قالب طرح بلوك كامل تصادفي با سه تكرار در دو شرايط رطوبتي (تخليه 40 و 80 درصد آب اطراف ريشه) مورد ارزيابي قرار گرفتند. نتايج تجزيه واريانس مركب نشان داد كه تنوع ژنتيكي قابل توجهي در بين والدين و هيبريدها وجود دارد. به‌طوري كه اكثر هيبريدها عملكرد دانه بالاتري نسبت به والد دوروم‌شان نشان دادند. توانايي تركيب‌پذيري عمومي بالاي براي همه صفات اندازه گيري شده وجود داشت كه نسبت بالاي ضريب بيكر در بيشتر صفات تاييد كننده اين موضوع بود كه عمل افزايشي ژن در كنترل صفات دخيل است. بر اساس روش دايآلل گريفينگ، قابليت تركيب‌پذيري خصوصي براي اكثر صفات اندازه‌گيري شده معني‌دار بود. همچنين بر اساس روش دايآلل هيمن، براي صفات تعداد پنجه در بوته، وزن دانه در سنبله، شاخص برداشت، روز تا سنبله‌دهي و تعداد دانه در سنبله، تحت كنترل عمل غالبيت ناقص ژن قرار دارند. با اين حال براي صفات ارتفاع بوته، روز تا رسيدگي، طول پدانكل و عملكرد دانه، عمل فوق غالبيت ژن مشاهده شد. وراثت‌پذيري خصوصي براي صفات تعداد دانه در سنبله، وزن دانه در سنبله، قطر دانه و شاخص برداشت، نسبتا بالا بود و اين چهار صفت با عملكرد دانه همبستگي مثبتي داشتند. بنابراين، انتخاب براي اين چهار صفت در نسل‌هاي اوليه ممكن است به طور غير مستقيم عملكرد دانه را بهبود بخشد. اكثر هيبريدهاي تلاقي گندم دوروم × ايمر عملكرد دانه و شاخص‌هاي تحمل به خشكي بهتر از والدين داشتند به طوري كه شاخص تحمل به تنش (STI) و شاخص پايداري عملكرد(YSI) بالاتري نسبت به والدين‌شان داشتند، كه نشان مي‌دهد گندم‌هاي ايمر ايراني، پتانسيل ژنتيكي زيادي براي بهبود تحمل به خشكي گندم دوروم دارند. نتايج تجزيه ميانگين نسل‌ها نشان داد كه اپيستازي نقش مهمي در توارث صفات مرتبط با عملكرد در شرايط تنش رطوبتي داشتند كه اهميت آثار اپيستازي را در سازگاري گياه و پايداري عملكرد برجسته كرد. همچنين اثر اپيستازي افزايشي × فزايشي كه قابل تثبيت است در هر دو تلاقي معني‌دار بود. و در هر دو شرايط آبياري، وراثت‌پذيري خصوصي براي بيشتر صفات نسبتاً بالا بود و برآورد بازده ژنتيكي حاصل از انتخاب مثبت بود. در ارزيابي صفات كيفيتي، صفات مرتبط با عملكرد آسياب دانه (قطر دانه، وزن حجمي و وزن هزار دانه) از گندم دوروم و صفات مرتبط با كيفيت آرد (محتوي پروتئين دانه، جذب آب آرد و سختي دانه) از گندم ايمر منتقل شده‌اند. همچنين حضور ژن Gpc-B1 در گندم‌هاي ايمر كه نشان دهنده درصد بالاي محتوي پروتئين دانه است، تاييد شد و مؤيد بالا بودن كيفيت آرد گندم‌هاي ايمر است. به طوري كلي نسل‌هاي F1 و BC1P1 در بيشتر صفات زراعي، عملكردي و كيفيتي مورد مطالعه بهتر از ارزش متوسط والدين بودند و براي صفت وزن هزار دانه و عملكرد دانه از گندم دوروم نيز بهتر بودند. نتايج بدست آمده مي تواند به به‌نژادگران در انتقال ژن‌هاي مفيد از گندم ايمر به دوروم بدون پيامدهاي منفي ورس، كمك كند.
چكيده انگليسي :
Emmer wheat (T. turgidum ssp. dicoccum) as an ancestor of bread and durum wheats, can be a potential resource to restore genetic diversity in modern durum wheats. It is also one of the most promising gene sources for drought tolerance improvement of durum wheat. In order to estimate the combining ability, the type of gene action, heritability of agronomic traits, a full diallel cross (12×12) was made between eight durum cultivars and four emmer wheat accessions. The 132 F1 hybrids and their parents were evaluated for important traits that account for productivity during two cropping seasons (2016-2017 and 2017-2018). Considerable genetic diversity among the parents and the hybrids was evident, with most of the hybrids showing higher grain yields than their respective durum parent. High general combining ability for all of the measured traits, and higher Baker ratios for most of the traits indicated that additive gene action was involved. Based on the Griffing diallel method, the specific combining ability was significant for most of the measured traits. The Hayman analysis revealed the presence of partial dominance gene action for the most of traits. The narrow-sense heritability for grain weight per spike, number of kernels per spike, kernel diameter, and harvest index was relatively high and these four were positively correlated with grain yield. Most durum×emmer hybrids had grain yield and drought tolerance indices better than the parents indicating that Iranian emmer wheats have a great genetic potential for drought tolerance improvement of durum wheat. We also investigated the genetic potential of two families that were developed by two crosses of durum × emmer, to improve morphological traits, component of yield, quality and resistant to lodging. To do so, six generations (P1, P2, F1, F2, BC1P1, and BC1P2) from the two family wer deloved in the years 2016 and 2017. These generations were field evaluated using RCBD design with three replications during 2017-2018 cropping season under two irrigation conditions. In moisture stress condition, genetic analysis of grain yield and yield-related traits illustrated the importance of epistasis in plant adaptation and performance stability. The additive×additive effect, which is fixable, was remarkable in both crosses. Under both water regimes, narrow-sense heritability was relatively high and estimates of gain from selection were positive for most of the traits. The GMA results revealed that traits protein content (GPC), thousand-kernel weight (TKW), test weight (TW), and kernel diameter (KD) were controlled by additive effects in both families. However, the dominance effects also played a role in controlling zeleny sedimentation rate (ZS), TW, and TKW traits. Thus, the relatively high narrow-sense heritability for GPC, GH, TW, KL and KD confirms a larger additive variance involved for these traits, and positive genetic gain from selection is expected. In addition, the presence of the Gpc-B1 gene that indicates a high protein content, in the germplasm of emmer wheat was confirmed, which was also the results of GMA indicated this fact. The results indicated that lodging resistance was significantly and negatively correlated with plant height and positively correlated with grain yield and mainly influenced by stem diameter. The GMA results indicated that epistasis did not play an essential role in the genetic control of lodging related traits and almost the major portion of the genetic variation in these crosses resulted from additive gene actions. The results indicate that Iranian emmer wheats are a good source of wild type alleles and valuable QTLs to improve the elite durum wheat cultivars.
